人教版高中物理必修二6.4 万有引力理论的成就(21张ppt)

(共21张PPT)
一、万有引力定律的基本知识
1、定律的发现
2、定律的内容
万有引力
卡文迪许 测出的。
①两质点间的距离
②均匀球体，球心间的距离
牛顿
温故而知新
二、万有引力与重力
F
在地面,万有引力提供向心力和物体压紧地球的力(即重力),重力是万有引力的一个分力
赤道上这两个力和万有引力在一条直线上，这两个力的和等于万有引力
两极处万有引力等于重力
F向
故一般计算重力近似等于万有引力
故赤道上的重力____
最小
在两极的重力____
最大
因这地球自转的角速度很小，需要的向心力可以忽略
温故而知新
卡文迪许
被称为能称出地球质量的人
怎样称量地球的质量呢?
“称量地球的质量”
地球的质量到底有多大？这个问题困扰了科学家许多年
“称量地球的质量”
当时已知：
地球的半径R
地球表面重力加速度g
卡文迪许已测出的引力常量G
卡文迪许是如何 “称量地球的质量”的呢?
能否通过万有引力定律来“称量”?
物体在天体(如地球)表面时受到的重力近似等于万有引力
“称量地球的质量”
不考虑地球自转的影响
地球的质量到底有多大?
已知:地球半径R=6400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2 ， 地球表面g=9.8m/s2 。 可计算出地球的质量。
“称量地球的质量”
M=6.0×1024kg
1、物体在天体表面时受到的 重力等于万有引力
G——天体表面的重力加速度
R——天体的半径
一、计算天体质量的两条基本思路
计算太阳的质量
测出某行星的公转周期T、轨道半径r能不能由此求出太阳的质量M？
分析：
1.将行星的运动看成是匀速圆周运动.
2.万有引力提供向心力 F引=Fn.
只能求出中心天体的质量！！！
不能求出转动天体的质量！！！
M=2.0×1030kg
计算中心天体的质量
知道环绕体的线速度v或角速度ω及其轨道半径r，能不能求出中心天体的质量？
F引=Fn
2、行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力
一、计算天体质量的两条基本思路
只能求出中心天体的质量
二、天体密度的计算
二、天体密度的计算
(1)现象——问题的发现
天文学家在用牛顿的引力理论分析天王星运动时，发现单用大阳和其他行星对它的引力作用，并不能圆满地作出解释．
用万有引力定律计算出来的天王星的轨道与实际观测到的结果不相符，发生了偏离．

(2)两种观点——猜想与假设
一是万有引力定律不准确；
二是万有引力定律没有问题，只是天王星轨道外有未知的行星吸引天王星，使其轨道发生偏离．
三、发现未知天体
(3)亚当斯和勒维耶的计算及预言——科学推理.
亚当斯和勒维耶相信未知行星的存在，根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道．

三、发现未知天体
(4)伽勒的发现——实践检验
1846年9月23日晚，德国科学家伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星，和预言的位置只差1度．人们称其为“笔尖下发现的行星” 。
此后在1930年3月14日，汤博又用类似的方法也发现了一颗新星——冥王星．
三、发现未知天体
两条基本思路
1、地面（或某星球表面）的物体重力等于万有引力
2、环绕体围绕某中心天体做匀速圆周运动万有引力提供向心力
1. 已知引力常数G和下列各组数据，能计算出地球质
量的是( )
A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的距离
C.人造地球卫星在地面附近绕行的速度及运行周期
D.人造地球卫星在地面附近绕行的运行周期
BC
中心天体
解析：半径、角速度、线速度，三知二
2. 某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行．若要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是( )
A. 行星的半径 B. 卫星的半径
C. 卫星运行的线速度 D.卫星运行的周期
靠近行星表面
解析：注意关键语句，牢记基本公式。
当r≈R时
天体密度的计算
2. 某行星的卫星，在靠近行星表面轨道上运行．若要计算行星的密度，唯一要测量出的物理量是( )
A. 行星的半径 B. 卫星的半径
C. 卫星运行的线速度 D.卫星运行的周期
D
靠近行星表面
解析：注意关键语句，牢记基本公式。